LED tehnologija punog spektra postala je popularna riječ posljednjih godina, posebno kada je riječ o oponašanju prirodne sunčeve svjetlosti i poboljšanju kvalitete svjetlosti. U ovom članku ćemo uroniti u svijet LED dioda punog spektra, kako su nastale, kako su napravljene i gdje se koriste. Govorit ćemo o tome kako možete postići LED diode punog spektra s različitim kombinacijama čipova i fosfora, o izazovima njihove izrade i kako se pojavljuju u proizvodima kao što su stolne lampe, industrijska rasvjeta, pa čak i svjetla za rast biljaka. Na kraju, odgovorit ćemo na pitanje: „Da li vam je zaista potrebno osvjetljenje punog spektra?“ i „Kako mogu rasvjeta punog spektra imati koristi u vašem okruženju?"
Definicija LED dioda "punog spektra".
Kada govorimo o popularnim LED diodama “punog spektra” danas, važno je razjasniti šta znači “punog spektra”. Pravi “pun spektar” odnosi se na svjetlost koja se emituje iz izvora koji pokriva cijeli spektar od ultraljubičastog (UV), vidljivog do infracrvenog (IR), oponašajući puni spektar sunčeve svjetlosti (kao što je prikazano na slici 1).
Ovo je najsveobuhvatniji "pun spektar" koji se nalazi u prirodi. Međutim, LED dioda “punog spektra” o kojoj većina ljudi danas govori je uža definicija. U kontekstu LED dioda, „puni spektar“ se odnosi na svjetlost koja se emituje unutar opsega vidljive svjetlosti koja je veoma slična spektru sunčeve svjetlosti u tom istom opsegu (kao što je prikazano na slici 2).
Ultraljubičasti i infracrveni dijelovi su isključeni, uglavnom kako bi LED diode punog spektra bile izvodljivije za masovnu proizvodnju. Dodavanje UV i IR zraka bi zakomplikovalo cijeli sistem pakovanja i primjenu, čineći proizvodnju velikih razmjera i praktičnu upotrebu gotovo nemogućim. Čak i sa uključenim samo vidljivim spektrom, nije lako postići LED diode punog spektra. Na primjer, postići visoku razinu indeks prikazivanja boja (CRI) blizu 100, mnoge kompanije se bore da poboljšaju CRI sa 96 na 98, a kamoli da postignu 99 ili više.
Slika 1: Puni spektar sunčeve svjetlosti (280nm-4000nm)
Slika 2: Spektar sunčeve svjetlosti unutar vidljivog raspona (380nm-780nm)
Kako postići LED diode punog spektra
U teoriji, postoje dva glavna načina za postizanje LED dioda punog spektra: jedan je korištenjem čipova, a drugi korištenjem fosfora. Što se tiče čipa, postoje dva glavna načina: jedan je da čip pobuđuje fosfor, a drugi koristi samo čip bez fosfora. Na strani fosfora, trebate upariti fosfore sa čipom, i trebate odabrati različite talasne dužine emisije i pobude za kombinaciju. Ukupno, postoje četiri glavna načina za postizanje LED dioda punog spektra:
1. Jednopojasni Blue Chip Exciting Phosphors
Ova metoda je slična običnoj LED ambalaži, ali se dodaje više fosfora (npr. zeleni, žuti, crveni ili čak narandžasti, cijan, plavi). Iako ovo može proizvesti svjetlost blizu punog spektra, još uvijek postoji istaknuti vrh plave svjetlosti. Nadalje, efikasnost fosfora kao što su cijan i plava je relativno niska, a svjetlost u rasponu od 470-510 nm može nedostajati.
2. Dvopojasni ili tropojasni Blue Chip Exciting Phosphors
Ova metoda poboljšava jednopojasni pristup korištenjem dvopojasnog ili tropojasnog plavog čipa za pobuđivanje fosfora na različitim valnim dužinama. Dvopojasni čipovi obično koriste dva opsega: 430-450nm i 460-480nm, dok tropojasni čipovi koriste tri: 430-440nm, 440-460nm i 460-480nm. Ovo omogućava veću fleksibilnost u uparivanju čipova sa fosforom kako bi se bolje uskladio sa spektrom sunčeve svetlosti (kao što je prikazano na slici 3). Sa ovim pristupom, CRI može premašiti 98. Međutim, ova metoda zahtijeva široku paletu fosfora, što otežava osiguravanje konzistentnosti i stabilnosti tokom masovne proizvodnje.
Slika 3: Spektar dvopojasnih i tropojasnih plavih LED dioda punog spektra (za referencu)
3. UV čip uzbudljivi fosfori
Ova metoda ima manju svjetlosnu efikasnost. Glavni razlog je taj što je većina komercijalno dostupnih fosfora dizajnirana za rad sa plavim čipovima, a ne UV čipovima, tako da je njihova efikasnost pobude mnogo niža u UV opsegu. Pored toga, UV čipovi se obično kreću u rasponu od 385-405nm, koji takođe imaju nižu efikasnost. Iako UV čipovi mogu bolje oponašati spektar sunčeve svjetlosti i izbjeći prisustvo plave svjetlosti kratkih talasa (kao što je prikazano na slici 4), ova metoda ima nedostatke. Na primjer, UV čipovi uzrokuju značajniju degradaciju fosfora tokom vremena, što rezultira promjenama boja i problemima s temperaturom boje. UV svjetlo također oštećuje organske materijale kao što su kapsule, smanjujući Životni vijek LED dioda.
Slika 4: Spektar UV LED dioda punog spektra (za referencu)
4. Metoda kombinacije više čipova
Ova metoda kombinuje čipove koji emituju plavo, cijan, zeleno, žuto i crveno svetlo kako bi se postigao pun spektar. Iako ovo može funkcionirati u teoriji, rjeđe se koristi zbog nekoliko izazova. Kao prvo, čipovi emituju svjetlost sa uskim propusnim opsegom, što otežava postizanje šireg spektra koji pružaju fosfori. Uz to, efikasnost čipova različitih boja uvelike varira, što čini izazovom balansirati izlaz svjetlosti. S vremenom se mogu pojaviti i promjene boje i promjene temperature zbog različitih stopa degradacije čipova.
Da bismo pružili jasnije poređenje, sljedeća tabela sumira četiri metode za postizanje LED dioda punog spektra:
| način | efikasnost | CRI | trošak | Poteškoće pri pakovanju | Ukupna izvedba | Tip metode |
| Jednopojasni Blue Chip Exciting Phosphors | visok | umjeren | nizak | nizak | Dobar | Čip pobuđuje fosfore |
| Dual/tro-band Blue Chip Exciting Phosphors | visok | visok | umjeren | umjeren | Veoma dobro | Čip pobuđuje fosfore |
| UV Chip Exciting Phosphors | nizak | visok | visok | nizak | loš | Čip pobuđuje fosfore |
| Kombinacija više čipova | nizak | visok | visok | nizak | loš | Čip (može dodati fosfor) |
Primjena LED dioda punog spektra
Sada kada smo pokrili metode za postizanje LED dioda punog spektra, kako ih možemo efikasno primijeniti? Jedna od ključnih stvari je temperatura boje. Sunčeva svjetlost se mijenja tokom dana i tokom godišnjih doba. Na primjer, the temperaturu boje pri izlasku sunca je oko 2000K, u podne je oko 5000K, a u zalasku je oko 2300K. Stoga LED diode punog spektra moraju biti dizajnirane tako da oponašaju odgovarajući spektar sunčeve svjetlosti pri različitim temperaturama boje, što se može postići korištenjem metoda opisanih gore.
Na osnovu gornjeg objašnjenja, LED diode punog spektra mogu se koristiti u gotovo svakom standardnom rasvjetnom tijelu, kao što je rasvjeta u domaćinstvu, vanjska rasvjeta, industrijska rasvjeta, stolne lampe, LED trake punog spektra i čak rasvjeta biljaka. Specifične primjene u velikoj mjeri zavise od cijene i prihvaćanja potrošača. Trenutno, stolne lampe su najčešća primjena, često se prodaju kao slabo plavo svjetlo, štite oči i podesive temperature boje. Ove lampe imaju više cene od standardnih lampi. Poređenje između kineskih nacionalnih standarda i CRI zahtjeva za "certificiranje punog spektra" prikazano je u Tabeli 2. Kao što se vidi u tabeli, kineski nacionalni standard za stolne lampe može se lako ispuniti običnim LED izvorima svjetlosti, dok puni spektar certifikacija zahtijeva naprednije performanse.
Tabela 2: Poređenje CRI za stolne lampe
| standard | Certifikacija punog spektra |
| Standardni broj i ime | GB/T 9473-2022 “Zahtjevi za performanse lampi za čitanje i pisanje” |
| CRI zahtjevi | Opšti CRI: Ra ≥ 80 |
| Specijalni CRI: R9 > 0 |
zaključak
Na osnovu gornjeg uvoda u LED tehnologiju punog spektra, mi, kao profesionalci u industriji, moramo razmisliti o tome: Da li je trenutni izvor svjetlosti „punog spektra“ nešto što je ljudima zaista potrebno? Slobodno mi pošaljite poruku ili ostavite komentare za dalju diskusiju!
